鉅大LARGE | 點擊量:534次 | 2021年09月27日
穩(wěn)定性鋰空氣電池英國問世
我國儲能網(wǎng)訊:多少年來,研究人員一直希望能用鋰空氣電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋰離子電池,因為鋰空氣電池的蓄電能力比性能最好的鋰離子電池都要高出10倍以上,但是由于鋰空氣電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性,它在幾次充放電之后就會解體,這讓鋰空氣電池遲遲無法進入消費市場。
據(jù)報道,最近終于有研究人員宣布制造出了第一塊具有高度穩(wěn)定性的鋰空氣電池。假如這種新技術能夠投入商用,未來的電動汽車將會擁有與傳統(tǒng)燃油汽車相同、甚至更強的續(xù)航能力,人們再也不用開一二百公里就停下來充電了。
鋰空氣電池在放電時,陽極的鋰釋放電子后成為鋰陽離子(Li+),Li+穿過電解質(zhì)材料,在陰極與氧氣、以及從外電路流過來的電子結(jié)合生成氧化鋰(Li2O)或者過氧化鋰(Li2O2),并留在陰極,充電過程則相反。整個充放電循環(huán)要求有穩(wěn)定的電極與電解質(zhì)環(huán)境。
但是在之前的研究中,人們始終無法維持這兩者的穩(wěn)定性,被當做陰極的碳棒會與電解質(zhì)出現(xiàn)各種意料之外的副反應,從而導致碳棒逐漸解體,幾次充放電循環(huán)過后,一塊鋰空氣電池就徹底無法使用了。
英國圣安德魯斯大學的化學家們改變了這一現(xiàn)狀,由彼得·布魯斯(PeterBruce)領導的研究團隊選擇將之前“搗亂”的兩個因素都替換掉。他們將傳統(tǒng)的碳陰極換成了惰性的納米級金陰極,其穩(wěn)定性要遠高于碳棒;并且,他們還將之前由聚碳酸酯(polycarbonates)或聚醚(polyethers)制作的電解液,換成了一種名叫二甲基亞砜(DMSO)的導電溶液,這種溶液不那么容易在陰極發(fā)生反應。事實證明他們成功了,新的“納米金-二甲基亞砜”組合的穩(wěn)定性要遠遠超出原有組合。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
研究團隊告訴《科學》雜志,新的鋰空氣電池在進行了100次充放電之后,僅僅損失了5%的電量上限。
“這結(jié)果非常鼓舞人心,它意味著鋰空氣電池的前景并不是毫無希望的?!奔幽么蟠髮W的化學家琳達·納扎爾(LindaNazar)說。
不過,納扎爾和其他科學家也表示,新型鋰空氣電池還沒有辦法迅速投入商業(yè)化使用。有關創(chuàng)業(yè)者來說,納米級黃金材料顯得太過昂貴,而且作為電解液的二甲基亞砜也有可能與陽極的鋰發(fā)生反應,導致電解質(zhì)分解。還是那句話:革命尚未成功,同志仍需努力。